ES2288626T3

ES2288626T3 - Dispositivo para enfriar y calibrar perfiles de material sintetico.

Info

Publication number: ES2288626T3
Application number: ES03769020T
Authority: ES
Inventors: Meinhard Schwaiger
Original assignee: Technoplast Kunststofftechnik GmbH
Current assignee: Technoplast Kunststofftechnik GmbH
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2023-10-30
Also published as: CN1735497A; US20060034966A1; EP1558438A1; CN100464963C; DE50307436D1; US20090011067A1; EP1558438B1; AU2003277935A1; ATE363979T1; AT413272B; CA2505328A1; ATA16882002A; WO2004041512A1

Abstract

Procedimiento para la limpieza de sopletes para soDispositivo para el enfriamiento y el calibrado deldar, en el que en la punta del soplete para solda perfiles de material sintético, con - una carcasar se aplica líquido de limpieza o líquido de humid (13) que presenta una abertura de entrada y una aificación, y a continuación se somete a la punta dbertura de salida para el perfil (8) que se está eel soplete para soldar, para la retirada sin contalaborando; - un manguito (12) que está dispuesto ecto de las suciedades, a un campo electromagnéticon la carcasa y que encierra un vano (24) que susta, caracterizado porque el soplete para soldar, durncialmente se corresponde con el contorno exteriorante la aplicación del líquido de limpieza o del l del perfil (8) y por el cual va conducido el perfíquido de humidificación, y durante la exposición il (8), estando el perfil en la zona del dispositiposterior a un campo electromagnético, se encuentrvo rodeado sustancialmente por completo por el mana fundamentalmente en la misma posición. guito, presentando el manguito (12) al menos un tramo de pared delgada que separa al vano (24) del recinto (25) interior y que en ese tramo están previstas unas aberturas (14, 15) que comunican el vano (24) con el recinto (25) interior; - un sistema de vacío para la producción de una depresión en la separación entre el perfil (8) y el manguito (12) que está en comunicación con las aberturas (14, 15) que están previstas en el manguito (12), y - al menos un recinto (25) interior que cuando el dispositivo está en operación se encuentra lleno de un medio refrigerante y que está en comunicación con una abertura (17) de entrada y una abertura (18) de salida para el medio refrigerante para producir una circulación del medio refrigerante por el recinto (25) interior; - caracterizado porque el manguito (12) comunica la abertura de entrada con la abertura de salida y porque la carcasa (13) y el manguito (12) están compuestos por varias partes y se pueden desmontar durante la operación, y porque el tramo de pared delgada del manguito (12) presenta un espesor que es menor del 6%, con preferencia menor del 3% del diámetro del perfil (8) que se está elaborando.

Description

Dispositivo para enfriar y calibrar perfiles de material sintético.

La invención concierne a un dispositivo para el enfriamiento y el calibrado de perfiles de material sintético de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Los dispositivos de este tipo también se denominan dispositivos para el calibrado en seco ya que el perfil no llega a estar en contacto directo con el medio de refrigeración. En la mayor parte de los casos, tales dispositivos para el calibrado en seco están previstos inmediatamente aguas abajo de la tobera de extrusión y aguas arriba de los baños de calibrado en los que el perfil es conducido por un baño de agua.

En el primer tramo del calibrado la barra del perfil de material sintético en estado muy blando que todavía no dispone de suficiente estabilidad propia es conducida a través de los dispositivos para el calibrado en seco, estableciéndose el contacto entre la superficie exterior de la barra blanda de perfil de material sintético y la superficie interior del cuerpo de metal por medio de depresión. Por el interior de unos canales configurados de forma especial dispuestos preferentemente en las proximidades de la superficie interior del calibrador metálico se hace pasar a través del cuerpo metálico un líquido refrigerante, preferentemente agua fría, con lo cual además de la conformación exacta también se produce la extracción de calor del perfil. Debido a las elevadas exigencias que se requieren para conseguir las propiedades ópticas de la superficie exterior del perfil de material sintético, el proceso de enfriamiento y calibración en este primer tramo tiene que producirse completamente en seco. Después de un primer periodo de enfriamiento que depende de la denominada velocidad de extrusión, del espesor de pared y de la temperatura de elaboración de la masa fundida de material sintético se forma una capa exterior sólida en la barra de perfil de material sintético que confiere a éste una primera estabilidad propia. A partir del momento en el que aparece una estabilidad propia suficientemente pronunciada (una capa exterior de suficiente espesor solidificado o enfriado), la barra de perfil ya puede ser enfriada en un segundo tramo en un tanque de enfriamiento en el que la barra de perfil se lava con el medio refrigerante y eventualmente sometida a depresión se lleva a su temperatura final, por regla general, a la temperatura ambiente. Este tipo de tanques de calibrado para la fabricación de perfiles de cámaras huecas están realizados como tanques de vacío con corrientes del medio refrigerante en régimen turbulento y poseen varios diafragmas denominados de apoyo o de calibración. Sin embargo, para la fabricación de formas perfiladas sencillas o abiertas se suelen realizar como baños de agua abiertos hacia arriba.

Condicionado por las desfavorables propiedades de transmisión de calor del cuerpo metálico de paredes gruesas, en comparación con la extracción directa del calor de la barra de perfil por medio de la impulsión de un medio refrigerante solamente se produce un enfriamiento comparativamente lento y no uniforme de la superficie del perfil. Otra desventaja consiste en los costes de fabricación sustancialmente más elevados de un calibrador metálico en comparación con los de un sistema de tanques de calibrado. Otra desventaja de los sistemas de calibración en seco existentes resulta del hecho de que para la producción de la depresión requerida en las denominadas ranuras de vacío o cámaras de vacío se aniquila una gran cantidad de energía por las pérdidas en la circulación, y las bombas de vacío utilizadas para la producción de la depresión solamente se pueden regular de forma limitada y en un rango muy pequeño debido a las desfavorables curvas características de las bombas. A modo de ejemplo mencionaremos que el consumo de energía para el funcionamiento de las bombas de vacío alcanza aproximadamente el 70% - 80% del consumo total de energía de una mesa de calibrado.

Por el documento EP 0 925 905 A de la solicitante se conoce un dispositivo para el enfriamiento y el calibrado de perfiles de material sintético extrudidos. En el caso de ese dispositivo se trata de un calibrado húmedo en el que el perfil está en contacto directo con el medio refrigerante a lo largo de un trayecto más bien largo que se encuentra en el interior del dispositivo. De esta forma se asegura una transferencia de calor muy buena entre el perfil y el medio refrigerante, con lo cual se puede alcanzar un enfriamiento rápido. A fin de impedir un ensanchamiento no deseado del perfil a consecuencia del vacío existente en el interior del dispositivo en la parte de aguas arriba se han previsto en el tanque de agua unos manguitos de calibración que pueden apuntalar las superficies de las paredes del perfil. El propio perfil está sin embargo en contacto con el agua de refrigeración a lo largo de toda la longitud del dispositivo, con lo cual la utilización de este conocido dispositivo solamente es posible aguas debajo de los dispositivos convencionales de calibrado en seco en los cuales tiene lugar el primer enfriamiento y la solidificación del perfil. Sin embargo estos dispositivos de calibrado en seco poseen las desventajas descritas anteriormente.

El documento GB 1 202 961 A muestra un dispositivo de calibración para tubos de material sintético con una herramienta de calibración que presenta cámaras de vacío. Estas cámaras de vacío están comunicadas con el vano mediante aberturas a fin de succionar contra el manguito el contorno exterior del tubo. Por otra parte, en la herramienta está dispuesto de un modo convencional un recinto de agua de refrigeración para extraer con la máxima rapidez posible el calor de la barra de perfil del tubo. Por consiguiente, la herramienta conocida posee por una parte un sistema de vacío y por otra parte un sistema de agua de refrigeración que está separado del sistema de vacío. La construcción del dispositivo resulta por tanto costosa y el rendimiento del enfriamiento se empeora en la zona de los recintos de vacío.

Por el documento SU 1 224 162 A se conoce un dispositivo de calibración para tubos que presenta un manguito está en comunicación a través de diversos taladros con un tanque de agua. Los perfiles con una geometría complicada no pueden ser calibrados de modo satisfactorio con un dispositivo de este tipo. Parecidas desventajas se encuentran en una solución que está descrita en el documento US 5,346,379 A. En este documento se muestra un baño de calibración que presenta un manguito empotrado por un lado y que está provisto con ranuras. Están previstas además toberas pulverizadoras para rociar adecuadamente el manguito con agua refrigerante.

Es además común a todas las soluciones descritas aquí arriba que un cambio de la geometría del perfil solamente es posible mediante costosas medidas de reforma. La flexibilidad de la fabricación resulta en consecuencia pequeña debido a los elevados tiempos de reforma de los equipos.

El objetivo de la presente invención consiste en evitar las desventajas anteriormente descritas de los sistemas de calibración en seco que corresponden al actual estado de la técnica con un novedoso sistema de calibración y al mismo tiempo debido a la mejora en la efectividad del enfriamiento reducir el número requerido de calibradores en seco y acortar la longitud total de los calibradores en seco.

Otra tarea de la invención consiste en presentar un dispositivo con el que sea posible el calibrado de perfiles de material sintético en el que ya no sea necesario el empleo de vacío por medio de la evacuación de aire y por consiguiente se originan enormes ventajas de costes tanto en la operación como también en la inversión en instalaciones de producción. Precisamente la ausencia de bombas de vacío permite que en la operación de la instalación acorde con la invención tenga lugar un drástico ahorro de energía (hasta el 80% del consumo total de energía de una mesa de calibrado) y con ello también se satisface una demanda ecológica.

Una especial tarea de la invención consiste en alcanzar una flexibilidad lo mayor posible en la operación y una elevada eficiencia en los costes.

De acuerdo con la invención esta tarea queda resuelta mediante las características de la reivindicación 1.

Es sustancial en la presente invención que por una parte se pueda alcanzar una simplificación sustancial en comparación con las instalaciones de calibración en seco conocidas y que se pueda conseguir un enfriamiento notablemente más rápido. Como ya se ha explicado, en sentido técnico se trata de que en una instalación de calibración en seco que se puede disponer aguas abajo de una tobera de extrusión para poder ejecutar ya el primer paso del enfriamiento y calibrado del perfil que todavía no tiene una forma estable. Se puede garantizar una calidad elevada de las superficies del perfil ya que se impide un contacto directo de la superficie todavía blanda del perfil con el medio refrigerante. El recinto interior del dispositivo lleno con el medio refrigerante está separado del perfil por medio del manguito. En el manguito están previstas solamente unas pequeñas aberturas para asegurar la colocación y el apoyo del perfil, entendiéndose como pequeña en el sentido de la invención una dimensión en la que no tiene lugar ningún humedecimiento de la pared del perfil con el medio refrigerante. El humedecimiento depende además de la medida de la depresión, habitualmente se sitúa aprox. 0,2 bar por debajo de la presión del entorno y de la tensión superficial del medio refrigerante sobre la superficie de PVC del perfil.

Las aberturas pueden estar además en parte configuradas como taladros, es decir, redondas, o también como ranuras que en la mayoría de los casos son perpendiculares a la dirección de extrusión. En el caso de los taladros el diámetro mide con preferencia aprox. 0,5 mm, siendo posibles las dimensiones hasta de 1 mm, en casos especiales hasta aprox. 1,5 mm, y en el caso de las ranuras la anchura mide menos de 1 mm, con preferencia menos de 0,7 mm. Mediante las aberturas se produce una depresión en el recinto entre el manguito y el perfil y con ello se consigue un calibrado exacto y una adecuada calidad superficial. En consecuencia, las aberturas se disponen en primer lugar en la zona de las superficies visibles del perfil, es decir en aquellas superficies que se pueden ver en la utilización intencionada del perfil y en consecuencia tienen que mostrar una calidad superficial especial.

Según la invención está previsto que el manguito presente un espesor de menos del 6%, con preferencia menos del 3% del diámetro del perfil que se está elaborando. Puesto que debido a las aberturas las diferencias de presión a ambos lados del manguito son pequeñas, la solicitación mecánica es correspondientemente también pequeña. Por tanto se puede seleccionar una ejecución de pared delgada para el manguito a fin de conseguir una transferencia del calor especialmente buena.

La separación entre el perfil y el manguito básicamente no es nunca estanca por completo. Esto se basa por una parte en el movimiento del perfil a través del manguito y por otra parte en un contorno amplio en el que en general estén presentes libertades, esto es, zonas en las que el manguito no se apoye directamente en el perfil a fin de disminuir el rozamiento para impedir daños o deterioros debidos a partes sobresalientes del perfil. Este tipo de libertades se disponen por ejemplo en la zona de aletas o nervios que sobresalen del perfil. La depresión originada por las aberturas en la separación entre el perfil y el manguito se origina una corriente de aire - en cuanto a volumen relativamente pequeña - que se origina desde los dos lados frontales del dispositivo la cual se extiende a lo largo de la superficie del perfil y se continúa en las aberturas. Del recinto interior del dispositivo se extrae este aire infiltrado juntamente con el medio refrigerante y se elimina del medio refrigerante en un separador de aire. Una pequeña corriente de aire de este tipo es en cualquier caso deseable y ventajosa para el proceso de calibrado. Se puede conseguir otra mejora de acuerdo con una variante de ejecución preferida de la invención cuando el manguito adicionalmente a las aberturas presenta al menos una abertura de aportación de aire que está en comunicación con un recinto de aire. Las posibilidades de ajuste de la herramienta se pueden además mejorar especialmente cuando la abertura de aportación de aire está en comunicación con el recinto de aire a través de un conducto de aire en el que esté dispuesta una válvula de control. En esta ejecución resulta por tanto posible disponer la alimentación de pequeñas cantidades de aire no solamente a través de las aberturas de entrada y de salida sino también en el interior del dispositivo.

Para incrementar la velocidad de circulación del medio refrigerante y con ello la transferencia de calor, en una variante de ejecución especial de la invención se han previsto elementos de guiado de la corriente.

Una importante característica de la invención prevé que la carcasa y el manguito estén compuestos de varias partes y se puedan desmontar durante la operación. En función de la complejidad del perfil que va a ser producido puede configurarse además el manguito en dos o más piezas, siendo preferible en este caso que las superficies de corte sean paralelas al eje longitudinal, es decir, a la dirección de extrusión. A este respecto no es absolutamente necesario que las piezas del manguito se puedan separar de las piezas de la carcasa durante el servicio, siendo sin embargo básicamente ventajosa en el sentido de una mayor flexibilidad de la producción la posibilidad básica de desmontar el manguito de la carcasa. Evidentemente es fundamental una adecuada estanqueidad de las piezas individuales entre sí para poder garantizar un servicio seguro y poder garantizar el mantenimiento de la depresión requerida.

Por otra parte es particularmente preferido que se dispongan varias carcasas una detrás de otra sobre una placa de base común y que estén alineadas en la dirección longitudinal. Para ello se pueden colocar juntos varios calibradores en seco acordes con la invención sobre una placa de base común en la línea de extrudido y también ser retirados de ella con lo cual se reduce el tiempo empleado para los cambios de herramienta y se incrementa la precisión. Además, mediante la correspondiente conexión entre sí de los dispositivos de calibración individuales con un pequeño número de conexiones se puede encontrar con cuantos es suficiente.

Una solución particularmente privilegiada prevé que la abertura de salida esté unida con una bomba de agua autoaspirante para producir la depresión en el recinto interior. Al prescindir de la bomba de vacío por un aparte se puede simplificar notablemente la construcción de la mesa de calibrado, y por otra parte se puede reducir notablemente el gasto de la energía que se necesita. Como ya se había expuesto más arriba las bombas de agua aspiran el medio refrigerante juntamente las proporciones de aire que en cualquier caso están presentes, con lo cual se produce la depresión requerida en el recinto interior.

Es particularmente favorable que las aberturas estén configuradas al menos parcialmente como ranuras dispuestas en la parte interior del manguito, las cuales están en comunicación a través de taladros con la parte exterior del manguito. En esta variante de la ejecución las ranuras se hacen por fresado o similar por la parte interior pero no son pasantes hasta la parte exterior. Debido a ello es posible distribuir la depresión sobre zonas mayores del perfil sin tener que abrir cortes transversales demasiado grandes. Además de esta forma se puede mejorar la estabilidad mecánica del manguito.

A continuación con la ayuda de los ejemplos de ejecución representados en las figuras se explica la invención con más detalle. Se muestran:

Figura 1 una representación general de una línea de extrusión en una vista axonométrica;

Figura 2 en una sección transversal un perfil de material sintético típico;

Figura 3 una vista axonométrica de un dispositivo acorde con la invención;

Figura 4 una sección transversal a través de un dispositivo acorde con la invención;

Figura 5 una vista lateral del dispositivo de la figura 4;

Figura 6 una sección según la línea VI-VI de la figura 4;

Figura 7 una sección según la línea VII-VII de la figura 5; y

Figura 8 un detalle de en sección de una variante de ejecución especial.

La línea de extrudido de la figura 1 está compuesta de un extrusor con una tobera 2 de extrusión a la que está adosada una mesa 5 de calibrado sobre la que están dispuestos un dispositivo 3 para el calibrado en seco y dos tanques 4 de calibrado. Aguas debajo de la mesa 5 de calibrado está previsto un extractor 6 de tipo oruga al que finalmente sigue una sierra 7. En esta representación el perfil está designado con el número 8.

En la figura 2 se ha representado el perfil 8 en sección transversal. Las superficies vistas del perfil 8 se han designado con 19 y 20, los salientes 21 en forma de aletas sirven para refuerzo y para alojar elementos de sellado no representados, y las cámaras huecas del perfil 8 llevan la designación 22.

Un dispositivo para el calibrado en seco según el estado de la técnica se compone del propio bloque de calibración que está compuesto de partes individuales. En el bloque de calibración están dispuestos en la dirección longitudinal taladros para el agua de refrigeración con la finalidad de enfriar el perfil. Para garantizar el apoyo del perfil en el bloque de calibración están previstas ranuras de vacío que a través de taladros de vacío están en comunicación con una bomba de vacío. Es una desventaja de los dispositivos conocidos que la distribución de la temperatura con frecuencia es irregular. Debido a ello pueden resultar defectos en la calidad de los perfiles terminados.

En la figura 3 está representado un dispositivo acorde con la invención en el que se ha eliminado una parte de la pared lateral para una mejor comprensión. El dispositivo está compuesto de una carcasa 13 con superficies 13a, 13b frontales entre las cuales discurre un manguito 12. El manguito 12 posee una multitud de aberturas que están configuradas en forma de taladros 15 o ranuras 14. Esas aberturas 14, 15 comunican el vano 24 del manguito 12 con el recinto 25 interior del dispositivo, esto es el recinto entre la carcasa 13 y el manguito 12. El recinto 25 interior está en comunicación con una abertura 18 de salida para el medio refrigerante, la cual está unida con una bomba de agua autoaspirante no representada para succionar el medio refrigerante y el aire que en todo caso está presente en el recinto 25 interior y de este modo establecer la depresión requerida. A través de una abertura 17 de entrada regulable se regenera el medio refrigerante succionado.

La variante de la figura 8 prevé ranuras 14a en el manguito 12 que presentan una profundidad de tan solo aprox. La mitad del espesor del manguito 12. Hacia fuera, las ranuras 14a están en comunicación con el recinto 25 interior solamente a través de los taladros 15a. Debido a ello se puede conseguir una distribución óptima del vacío con una pequeña superficie de sección transversal activa que está determinada por el número y el diámetro de los taladros 15a.

La presente invención permite la constitución de una instalación de calibración en seco con una elevada velocidad de enfriamiento con lo cual se puede incrementar la velocidad de extrusión y a la vez puede acortar la longitud de la línea de extrusión. Al mismo tiempo se consigue una elevada calidad del perfil. Además y debido a la ausencia de las bombas de vacío, que de no ser así lo habitual es que fuesen necesarias, se ahorra la energía suplementaria.

Claims

1. Dispositivo para el enfriamiento y el calibrado de perfiles de material sintético, con

-: una carcasa (13) que presenta una abertura de entrada y una abertura de salida para el perfil (8) que se está elaborando;

-: un manguito (12) que está dispuesto en la carcasa y que encierra un vano (24) que sustancialmente se corresponde con el contorno exterior del perfil (8) y por el cual va conducido el perfil (8), estando el perfil en la zona del dispositivo rodeado sustancialmente por completo por el manguito, presentando el manguito (12) al menos un tramo de pared delgada que separa al vano (24) del recinto (25) interior y que en ese tramo están previstas unas aberturas (14, 15) que comunican el vano (24) con el recinto (25) interior;

-: un sistema de vacío para la producción de una depresión en la separación entre el perfil (8) y el manguito (12) que está en comunicación con las aberturas (14, 15) que están previstas en el manguito (12), y

-: al menos un recinto (25) interior que cuando el dispositivo está en operación se encuentra lleno de un medio refrigerante y que está en comunicación con una abertura (17) de entrada y una abertura (18) de salida para el medio refrigerante para producir una circulación del medio refrigerante por el recinto (25) interior;

-: caracterizado porque el manguito (12) comunica la abertura de entrada con la abertura de salida y porque la carcasa (13) y el manguito (12) están compuestos por varias partes y se pueden desmontar durante la operación, y porque el tramo de pared delgada del manguito (12) presenta un espesor que es menor del 6%, con preferencia menor del 3% del diámetro del perfil (8) que se está elaborando.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque las aberturas (14, 15) están configuradas al menos parcialmente como taladros (15) cuyo diámetro es menor de 1 mm y con preferencia está situado entre 0,5 mm y
0,7 mm.

3. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque las aberturas (14, 15) están configuradas al menos parcialmente como ranuras (14) cuya anchura es menor de 1 mm y con preferencia tiene un valor de aproximadamente 0,7 mm.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque adicionalmente a las aberturas (14, 15) el manguito (12) presenta al menos una abertura de entrada de aire que está en comunicación con un recinto de aire.

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque la abertura de entrada de aire está en comunicación con el recinto de aire a través de un conducto de alimentación de aire en el que está dispuesta una válvula de control.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque en el recinto (25) interior están previstos dispositivos para el guiado de la corriente.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la carcasa (13) y el manguito (12) está compuestos por varias partes y se pueden desmontar durante la operación.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque están dispuestas varias carcasas (13) una detrás de otra sobre una placa de base común y están alineadas en la dirección longitudinal.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la abertura (18) de salida está unida con una bomba de agua autoaspirante para producir la depresión en el recinto interior.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque las aberturas (14, 15) están dispuestas principalmente en la zona de superficies visibles del perfil (8).

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque las aberturas están configuradas al menos parcialmente como ranuras (14a) dispuestas en la parte interior del manguito (12) que están en comunicación a través de taladros (15a) con la parte exterior del manguito (12).